DE19802600A1 - Verfahren zur digitalen Datenübertragung mit variabler Bandbreite - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur digitalen Datenübertragung mit variabler Bandbreite in einem Netzwerk, das wenigstens einen Server, einen Benutzer-Terminal und ein sogenanntes Netzwerk-Management-System (TMN) aufweist, wobei das Verfahren eine flexible diensteabhängige Bandbrei­ tensteuerung ermöglicht.

Bei der Erfindung wird das sogenannte ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)-System verwendet, das in jüngster Zeit immer größere Verbreitung findet. Das ADSL-System ist beispielsweise beschrieben in der Schrift von Veeneman, Olshansky, GTE Labo­ ratories Incorporated, "ADSL for Video and Data Services", IEEE Communications Conference, 1995, Seiten 837-841; oder Chow, Cioffi, Amati Communications Corporation, "A Multi-drop ADSL Distribution Network", IEEE Communications Conference, 1994, Seiten 456-460.

Bei diesem asymmetrischen Übertragungssystem ist der Daten­ strom von einem Benutzer-Terminal zu einem Server wesentlich kleiner als der umgekehrte Datenstrom, also der von dem Server zu dem Benutzer-Terminal. Typischerweise beträgt der Daten­ strom von dem Benutzer-Terminal zu dem Server einige Kilobits pro Sekunde, wohingegen der Datenstrom von dem Server zu den Benutzer-Terminals ein oder mehrere Megabit pro Sekunde (beispielsweise 6 Megabit/s bei Standard-Telefonleitungen) be­ tragen kann. Die Obergrenze wird dabei von den Leitungsver­ hältnissen vorgegeben. ADSL eignet sich daher insbesondere für sogenannte Video on demand oder WWW-Anwendungen, bei denen allgemein die zu übertragenden Daten von dem Benutzer-Terminal zu einem Server wesentlich weniger sind als in der Umkehr­ richtung.

Bei ADSL wird ein Modulationsschema verwendet, um Daten insbe­ sondere zu Benutzer-Terminals von Privatkunden mittels der gleichen verdrehten Kupferleitungen zu übertragen, die bei­ spielsweise auch für ISDN-Dienste verwendet werden. Dadurch sind die Installationskosten für dieses neue System für den Netzbetreiber verhältnismäßig gering. Es kann daher zusammen mit herkömmlichen Telefondiensten verwendet werden, wohingegen es aber die Vorteile wesentlich höherer Übertragungsraten auf­ weist, nämlich etwa 6 bis 8 Megabit pro Sekunde von dem Server zu dem Benutzer-Terminal und bis zu 640 Kilobit pro Sekunde von dem Benutzer-Terminal zu dem Server.

Eine wesentliche Eigenschaft des ADSL-Sysetms im Vergleich zu bspw. dem ISDN-System ist, daß das benutzerseitige und das be­ treiberseitige Modem physisch miteinender (bspw. mittels einer weit verbreiteten Kupferleitung) verbunden sein müssen und nicht lediglich jeweils an einem Ende einer verschalteten und vermittelten Telefonverbindung vorliegen können. Somit muß sich ein Modem gewöhnlicherweise an einem Zentralverteiler der das ADSL-System betreibenden Telefongesellschaft befinden, und das andere Modem befindet sich entsprechend in dem Gebäude des Benutzers. Das Modem, das sich in der Schalt-Station (Zentralverteiler) der Telefongesellschaft verbindet, wird ATU-C (ADSL Terminal Unit Central) genannt. Das Modem, das sich seitens des Benutzers befindet, wird ATU-R (ADSL Terminal Unit Remote) genannt.

Eine weitere Eigenschaft des ADSL-Systems ist es, daß die Bandbreite seitens des Betreibers eingestellt werden kann. Zur Zeit erfolgt dabei bei den ADSL-Systemen betreiberseitig eine systembedingte Einstellung der Bandbreite, d. h. die Bandbreite wird entsprechend der Fähigkeiten der zur Übertragung verwendeten Anschlußleitung bestimmt. Bei diesem Verfahren, das auch Rate-Adaptive-ADSL genannt wird, wird die maximale mögliche Bandbreite von dem System selbständig eingestellt. Es wird also immer die technisch maximal mögliche Bandbreite verwendet, die in der Regel durch die Leitungsbedingungen vor­ gegeben ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine flexible, diensteabhängige Steuerung der Bandbreite bei einem ADSL-Sy­ stem bereitzustellen, bei der die systembedingte maximale Bandbreite lediglich die obere Grenze der wählbaren Bandbrei­ ten darstellt.

Durch die erfindungsgemäße diensteabhängige Steuerung der Bandbreite bei einem ADSL-System ergibt sich somit für den Betreiber des ADSL-Systems verschiedene Möglichkeiten der Dienstedifferenzierung, die sich in einer größeren möglichen Marktabschöpfung und damit in einer erhöhten Profitabilität für den Betreiber niederschlagen.

Erfindungsgemäß wird die oben genannte Aufgabe durch ein Ver­ fahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren zur digitalen Daten­ übertragung mit variabler Bandbreite in einem Netzwerk vorge­ sehen, wobei das Netzwerk wenigstens einen Server, wenigstens ein Benutzer-Terminal und ein Netzwerk-Management-System auf­ weist. Zuerst wird dabei eine Verbindung von dem Benutzer-Ter­ minal zu dem Server wenigstens teilweise mittels einer ADSL- Verbindung (d. h. von der ATU-R seitens des Benutzers zu der ATU-C seitens des Betreibers) hergestellt. Dann werden Band­ breiten-Selektionsdaten von dem Benutzer-Terminal über die ADSL-Verbindung zu dem dem Server zugeordneten Netzwerk-Mana­ gement-System übertragen. Die eigentliche Übertragung von In­ formationsdaten von dem Server zu dem Benutzer-Terminal über die ADSL-Verbindung und/oder umgekehrt kann dann mit einer Bandbreite entsprechend dem zuvor übertragenen Bandbreiten-Se­ lektionsdaten erfolgen, wobei gemäß einer Eigenschaft des ADSL-Systems die Bandbreite der Übertragung von dem Server zu dem Benutzer-Terminal wesentlich größer (Faktor 10 bis 100) als die von dem Benutzer-Terminal zu dem Server ist.

Die Bandbreiten-Selektionsdaten können beispielsweise über den sogenannten EOC-Kanal (embedded operations channel) der ADSL- Verbindung übertragen werden.

Das Netzwerk-Management-System kann Abrechnungsdaten abhängig von den zuvor von dem Benutzer gewählten und zu dem Netzwerk- Management-System übertragenen Bandbreiten-Selektionsdaten an eine den Server zugeordnete Abrechnungseinrichtung (Billing System) übermitteln. Allgemein werden die von der Abrech­ nungseinrichtung berechneten Gebühren um so höher sein, je größer die von dem Benutzer gewählte Bandbreite ist.

Vor der Übertragung der Bandbreiten-Selektionsdaten zu dem Be­ nutzer-Terminal können eine Anzahl vorbestimmter, durch den Benutzer auswählbarer Bandbreiten Maske übertragen werden und beispielsweise in Form einer Maske an einer Anzeigevorrichtung des Benutzer-Terminals angezeigt werden. Die maximale der aus­ wählbaren vorbestimmten Bandbreiten kann dabei automatisch abhängig von den Systemfähigkeiten (insbesondere den Lei­ tungsbedingungen der zur Übertragung verwendeten Anschlußlei­ tung) eingestellt sein.

Das Netzwerk-Management-System kann nach Erhalt der Bandbrei­ ten-Selektionsdaten Einstellungsdaten an die ATU-C des ADSL- Systems übertragen, wobei die ATU-C die Einstellungsdaten über den EOC-Kanal des ADSL-Systems zur Synchronisierung der Ein­ stellungen an die ATU-R des ADSL-Systems weitergeben kann.

Weitere Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und Be­ zug nehmend auf die begleitenden Figuren der Zeichnungen bes­ ser ersichtlich. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild, das die Ausführung des er­ findungsgemäßen Verfahrens erläutert,

Fig. 2 den Aufbau eines ADSL (Asymmetric Digital Sub­ scriber Line)-Systems, und

Fig. 3 eine grafische Darstellung der Dienste-Adaption abhängig von der Zahlungsbereitschaft gemäß einer empi­ rischen Ermittlung.

Zuerst sollen die grundlegenden Bestandteile eines ADSL-Sy­ stems bezugnehmend auf Fig. 2 erläutert werden. In Fig. 2 ist mit dem Bezugszeichen 10 ein Zentralverteiler einer Betreiber­ gesellschaft bezeichnet, der mehrere ATU-C 2 eines ADSL-Sy­ stems enthalten kann. Zu diesem Zentralverteiler 10 werden in bekannter Weise Daten über eine Leitung 7 beispielsweise mit­ tels des Internet-Protokolls oder HTTP-Protokolls übertragen. Jede ATU-C 2 des ADSL-Systems ist physikalisch mittels einer herkömmlichen Kupferleitung 12 direkt (ohne Umschaltungen) mit einer ATU-R 1 verbunden, die sich beispielsweise in dem Ge­ bäude eines Benutzers befindet. Da das ADSL eine direkt physi­ kalische Verbindung von dem betreiberseitigen Modem (ATU-C 2) zu dem benutzerseitigen Modem (ATU-R 1) benötigt, muß in dem Zentralverteiler 10 pro Benutzer-Terminal eine ATU-C 2 vorge­ sehen sein.

Da das ADSL-System herkömmliche Telefonleitungen 12 (Kupferleitungen) verwenden kann, kann das Modem 1 gleichzei­ tig einen konventionellen Fernsprechanschluß (POTS) 11 versor­ gen. Die eigentlichen Informationen des ADSL-Systems hingegen können beispielsweise zu einem MPEG-Dekodierer 6 übertragen werden, der wiederum mit einem Benutzer-Terminal 13 verbunden ist, das einen Bildschirm 14 aufweist.

Beispielsweise können 10 verschiedene (diskrete) Klassen für ADSL-Übertragungsgeschwindigkeiten (Bandbreiten) verwendet werden, wie es in der folgenden Tabelle dargestellt ist.

Alternativ kann die Bandbreite der ADSL-Übertragung stufenlos übertragbar sein.

Die Erfindung macht sich diese Wählbarkeit der Bandbreite zu­ nutze, um die Profitabilität des ADSL-Systems für den Betrei­ ber zu erhöhen.

Dies soll nun näher Bezug nehmend auf Fig. 1 erläutert werden. In Fig. 1 ist ein Benutzer-Terminal 13 mit einem Bildschirm 14 sowie einem MPEG-Dekodierer 6 zu sehen, das mit einer ATU-R (ADSL-Terminal Unit Remote) 1 verbunden ist. Wie bereits aus Fig. 2 bekannt ist die ATU-R 1 physikalisch mittels einer ADSL-Leitung 12 mit dem Zentralverteiler 10 des Betreibers verbunden. In dem Zentralverteiler 10 ist eine mit der ATU-R 1 direkt verbundene ATU-C (ADSL Terminal Unit Central) 2 sowie ein Multiplexer 9 vorgesehen. Dem Multiplexer 9 werden ei­ nerseits Daten 7 gemäß dem Internet-Protokoll (HTTP-Protokoll) im Asynchron-Übertragungsmodus (ATM) zugeführt. Diese Daten können beispielsweise von einem WWW-Server 3 des Internets bereitgestellt werden. Der Zentralverteiler 10 ist weiterhin wie in Fig. 1 ersichtlich mit einem Netzwerk-Management-System 4 verbunden, mit dem er Verwaltungsdaten (Managementdaten) austauscht, die für den Betrieb des Netzes erforderlich sind.

Das Netzwerk-Management-System (Telecommunications Management Network, TMN) 4 ist ein eigenes Netzwerk, das dem Betreiber (Service Provider) beim Betrieb des Telekommunikationsnetz­ werks hilft. Mit anderen Worten, ein TMN ist ein Netzwerk an Systemen, das zur Verwaltung von Telekommunikations-Netzwerken zur Bedienung von Benutzern verwendet wird. Ein TMN ist lo­ gisch von dem zu verwaltenden Netzwerk getrennt, und kann auch physikalisch von diesem getrennt sein. Andererseits kann ein TMN auch einen Teil des Telekommunikations-Netzwerks für seine eigene Kommunikation verwenden.

Gemäß der Erfindung erfolgt die Bandbreitensteuerung mittels des in dem ADSL-System vorhandenen EOC (embedded operations channel) 8. Der EOC 8 ist dabei ein Kanal, der zur Verwaltung des ADSL-Systems vorgesehen ist und somit logisch dem Netz­ werk-Managementsystem 4 zugeordnet ist. Mittels des EOC 8 hat der Betreiber des ADSL-Systems die Möglichkeit, die in dem angebotenen Dienst festgelegten Bandbreiten (siehe beispiels­ weise die obige Tabelle) für den sogenannten Downstream-Kanal (vom Server zum Benutzer-Terminal) sowie für den Upstream-Ka­ nal (vom Benutzer-Terminal zum Server) mittels des Netzwerk- Management-Systems 4 einzustellen. Gemäß der Erfindung werden die Bandbreiten-Einstellungen insbesondere über Internet- oder World-Wide-Web-Interfaces von dem Betreiber dem Benutzer ange­ boten und dann durch den Benutzer des Systems selbst vorgenom­ men.

Dazu ist das Netzwerk-Management-System 4 mit den entsprechen­ den Interfaces zum World-Wide-Web und zum Abrechnungssystem (Billing System) 5 des Betreibers ausgestattet, um Gebühren entsprechend der vom Benutzer gewählten Bandbreite zu erfas­ sen.

Nun soll der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens im Detail beschrieben werden. Der Benutzer einer ADSL-Verbindung 12 stellt beispielsweise über das IP (Internet Protokoll) und das HTTP-Protokoll eine Verbindung zum WWW-Server 3 dem Betreibers her. Nach einer entsprechenden Identifizierung und Au­ thentifizierung bekommt dann der Benutzer auf dem Bildschirm 14 seines Terminals 13 eine Maske zur Einstellung der Band­ breitenparameter seiner ADSL-Verbindung angeboten. Diese Maske kann bspw. die Klassen der oben gezeigten Tabelle anbieten. Das System kann dabei automatisch die durch die Leitungsei­ genschaften vorgegebenen maximale Bandbreite feststellen und als obere Grenze der auswählbaren Bandbreiten wählen. Der Be­ nutzer kann dann eine Option wählen, d. h. er kann Bandbreiten- Selektionsdaten von seinem Terminal 13 über die ADSL-Verbin­ dung 12 dem Betreiber übermitteln, der die Annahme der gewähl­ ten Selektion bestätigt. Die Auswahl einer Bandbreite, die über der, bspw. vom Netzwerk-Managementsystem 4 erfaßten technisch maximalen Bandbreite liegt, kann dabei gesperrt sein.

Gleichzeitig können die Parameter der vom Benutzer gewünschten Option sowie die Benutzerdaten (Identifizierung etc.) an das Netzwerk-Management-System 4 übertragen werden. Das Netzwerk- Management-System 4 kann dann die erforderlichen Parameter für die gewünschte Option zunächst an die ATU-C 2 in dem Zentral­ verteiler 10 des Betreibers übermitteln. Die ATU-C 2 kann dann die entsprechenden Informationen über den EOC 8 der ADSL- Verbindung 12 an die ATU-R 1 weitergeben, wodurch eine synchronisierte Einstellung der Modems 1, 2 der ADSL-Verbin­ dung 12 auf den neuen Parameter gewährleistet wird. Zur Ein­ stellung der Parameter können im EOC 8 die Betriebscodes (Opcodes) 19, 1a, 1c, 1f verwendet werden, die für herstel­ lerspezifische Protokolle reserviert sind (ANSI T 1.413).

Die Änderung der Parameter für die gewählte Bandbreite können entweder sofort oder bei der nächsten Verbindungsaufnahme wirksam werden.

Nachdem die Änderung der Parameter vom Netzwerk-Management-Sy­ stem durchgeführt wurden, können die zugehörigen Abrechnungs­ informationen an das Abrechnungssystem 5 des Betreibers wei­ tergeleitet werden. Das Abrechnungssystem 5 des Betreibers kann dann dem Benutzer die Verbindungszeit zu dem WWW-Server 3 abhängig von der gewählten Bandbreite in Rechnung stellen.

Gemäß der Erfindung werden also die vorhandenen Möglichkeiten von ADSL-Systemen für ein breites Spektrum von Diensten vor­ teilhaft ausgenutzt. Dieses breite Dienstspektrum erlaubt dem Betreiber der ADSL-Systeme spezifische Kundensegmente mit maß­ geschneiderten Diensten zu bedienen (siehe Fig. 3), und da­ durch die typische Zahlungsbereitschaft der Kundensegmente für bestimmte Übertragungsraten abzuschöpfen. Gemäß dem Stand der Technik sind die vorhandenen ADSL-Systeme so ausgelegt, daß immer die maximal von der Leitung vorgegebene Geschwindigkeit benutzt wird, unabhängig davon, ob der Benutzer die volle Bandbreite benötigt oder nicht. Durch diese nicht vorhandene Differenzierung des Diensteangebots verschenkt der Betreiber ein Umsatzpotential, da einerseits einige Kunden mehr bezahlen würden und andere Kunden den Dienst nicht in Anspruch nehmen, da angebotene Leistung und Preis die Anforderungen des Kunden übersteigen. Die Nutzung eines differenzierten Diensteangebots kann für den Betreiber bis zu einer Verdoppelung der erzielba­ ren Umsätze führen. Für den Hersteller der mit einer flexiblen diensteabhängigen Bandbreitesteuerung versehenen ADSL-Lösung bedeutet dies bei unwesentlich höherem Aufwand einen wesent­ lich höheren erzielbaren Marktpreis, da diese Lösung beim Be­ treiber zu wesentlich höheren Umsätzen führt.

Claims (6)

1. Verfahren zur digitalen Datenübertragung mit variabler Bandbreite in einem Netzwerk, das wenigstens einen Server (3), ein Benutzer-Terminal (6) und ein Netzwerk-Managementsystem (4) aufweist, aufweisend die folgenden Schritte:

• - Herstellen einer Verbindung von dem Benutzer-Terminal (6) zu dem Server (3) wenigstens teilweise mittels einer ADSL-Verbin­ dung (12),
• - Übertragung von Bandbreiten-Selektionsdaten von dem Benut­ zer-Terminal (6) zu dem dem Server (3) zugeordneten Netzwerk- Managementsystem (4), und
• - Übertragung von Informationsdaten von dem Server (3) zu dem Benutzer-Terminal (6) über die ADSL-Verbindung (12) und/oder umgekehrt mit einer Bandbreite entsprechend den zuvor übertra­ genen Bandbreiten-Selektionsdaten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreiten-Selektionsdaten über den EOC-Kanal (8) der ADSL-Verbindung (12) übertragen werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk-Managementsystem (4) Abrechnungsdaten abhän­ gig von den zuvor übertragenen Bandbreiten-Selektionsdaten an eine dem Server (3) zugeordnete Abrechnungseinrichtung (5) übermittelt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Übertragung der Bandbreiten-Selektionsdaten zu dem Benutzer-Terminal (6) mehrere vorbestimmte, durch den Benutzer auswählbare Bandbreiten übertragen und an einer Anzeigevor­ richtung (14) des Benutzer-Terminals (6) angezeigt werden.

5. Verfahren nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale der auswählbaren vorbestimmten Bandbreiten abhängig von den Systemfähigkeiten eingestellt ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk-Managementsystem (4) nach Erhalt der Band­ breiten-Selektionsdaten Einstellungsdaten an die ATU-C (2) des ADSL-Systems überträgt, die die Einstellungsdaten über den EOC-Kanal (8) des ADSL-Systems zur Synchronisierung der Ein­ stellungen an die ATU-R (1) des ADSL-Systems weitergibt.